tanenbaum_seti_all.pages (525408), страница 79
Текст из файла (страница 79)
При большой загрузке канала столкновений будет много, а следовательно, 6 > Аг. Какая бы ни была нагрузка, производительность канала 5 будет равна предлагаемой загрузке С, умноженной на вероятность успешной передачи, то есть 5 = СР„где Р, — вероятность того, что кадр не пострадает в результате коллизии. Кадр не пострадает от коллизии в том случае, если в течение интервала времени его передачи не будет послано больше ни одного кадра, как показано на рис.
4.2. При каких условиях затененный кадр будет передан без поврежденийу Пусть à — это время, требуемое для передачи кадра Если какой-либо пользователь сформирует кадр в интервале времени между Г и г, + д то конец этого кадра столкнется с началом затененного кадра. При этом судьба затененного кадра предрешена еще до того, как будет послан его первый бит, однако, поскольку в чистой системе А1.ОНА станции не прослушивают канал до начала передачи, у них нет способа узнать, что канал занят и по нему уже передается кадр.
Аналогичным образом любой другой кадр, передача которого начнется в интервале от Г, + г до г, + 2д столкнется с концом затененного кадра. 298 Глава 4. Подуровень управления доступом к среде Столкновение оконцом затененного кадра го + 3 Г Время — Ф. го + т ~о +21 уязвимый период Рмо. 4.2. Опасный интервал времени дяя затененного кадра Вероятность того, что в течение времени кадра будет сформировано й кадров, можно вычислить по формуле распределения Пуассона: бце-с Рг~Ц = —.
/т! Таким образом, вероятность формирования нуля кадров в течение этого интервала времени равна е-с. Среднее количество кадров, сформированных за интервал времени длиной в два кадра, равно 2С. Вероятность того, что никто не начнет передачу в течение всего опасного периода, равна Р, = е-'с, Учитывая, что Я= СР„ получаем; 5 С'е-тс Зависимость производительности канала от предлагаемого трафика показала на рис.
4.3. Максимальная производительность достигает значения 5 = 1/2е, что приблизительно равно 0,184 при С= 0,5. Другими словами, лучшее, на что мы можем надеяться, — это использовать канал на 18%. Этот результат несколько разочаровывает, однако в случае, когда каждый передает, когда хочет, трудно ожидать стопроцентного успеха. Дискретная система А$.0НА В 1972 г. Робертс (КоЬеггз) опубликовал описание метода, позволяющего удвоить производительность систем А1.ОНА (КоЪегтз, 1972). Его предложение заключалось в разделении времени на дискретные интервалы, соответствующие времени одного кадра.
Прн таком подхоле пользователи должны согласиться с определенными временными ограничениями. Одним из способов достижения синхронизации является установка специальной станции, испускающей синхроннзирующнй сигнал в начале каждого интервала. Протоколы коллективного доступа 299 0,40 1,5 2,0 з,о О О,э 1,О 6 (количество попыток за время кадра) рис. 4.3.
зависимость производительности канале от предлагаемого трвфикв дла систем А10нА В системе Робертса, известной под названием дискретная А).ОНА, в отличие от чистой системы А1.0НА Абрамсона, компьютер не может начинать передачу сразу после нажатия пользователем клавиши Еп1ег. Вместо этого он должен дождаться начала нового такта.
Таким образом, непрерывная чистая система А1.ОНА превращается в дискретную. Поскольку опасный временной интервал теперь становится в два раза короче, вероятность отсутствия передачи по каналу за тот же интервал времени, в течение которого передается тестовый кадр, равна а-с. В результате получаем: я= Се-с. (4,3) Как видно из рис. 43, дискретная система А1ОНА имеет пик при 6 = 1. При этом производительность канала составляет Ю 1/е, что приблизительно равно 0,368, то есть в два раза больше, чем в чистой системе А!.ОНА.
Для дискретной системы А1.ОНА в оптимальной ситуации 37 те интервалов будут пустыми, 37 Ж вЂ” с успешно переданными кадрами и 26 Х вЂ” со столкнувшимися кадрами. При увеличении количества попыток передачи в единицу времени С количество пустых интервалов уменьшается, но увеличивается количество конфликтных интервалов.
Чтобы увидеть, насколько быстро растет количество конфликтных интервалов, рассмотрим передачу тестового кадра. Вероятность того, что он избежит столкновения, равна е-с. Фактически, это вероятность того, что все остальные пользователи будут молчать в течение данного тактового интервала.
Таким образом, вероятность столкновения равна 1 — е-с. Вероятность передачи кадра ровно за я попыток (то есть после я — 1 столкновения, за которыми после4ет успеитная передача), равна Р, = е-Ч1 — е-с)ы!. Ожидаемое число попыток передачи для одного кадра равно Я ~~7тр ~ Уе-с(1 а-с)т-! к ! ! ! 300 Глава 4. Подуровень управления доступом к среда Поскольку число попыток передачи для одного кадра Е экспоненциально зависит от количества попыток передачи в единицу времени 6, небольшое увеличение нагрузки в канале может сильно снизить его производительность, Дискретная система АЕОНА чрезвычайно важна по одной причине, которая на первый взгляд не кажется очевидной. Она появилась в 1970-х годах, применялась в некоторых экспериментальных системах, затем была почти забыта. Когда был изобретен метод доступа в Интернет по кабельным сетям, вновь возникла проблема распределения единственного канала между большим числом конкурирующих абонентов.
Тогда с полок достали запыленные описания дискретной АЕОНА. Не раз уже было так, что вполне работоспособные протоколы и методы оказывались невостребованными по политическим причинам (например, когда какая-нибудь крупная компания выражала желание, чтобы все на свете использовали исключительно ее продукцию), однако по прошествии многих лет какой- нибудь мудрый человек вспоминал о существовании одного древнего метода, способного решить современную проблему. По этой причине мы изучим в этой главе ряд элегантных протоколов, которые сейчас широко не используются, но запросто могут оказаться востребованными в будущем — если, конечно, об их существовании будет знать достаточное количество разработчиков сетей.
Разумеется, мы изучим и используемые в настоящее время протоколы. Протоколы множественного доступа с контролем несущей В дискретной системе АЬОНА максимальный коэффициент использования канала, который может быть достигнут, равен 1/е. Такой скромный результат неудивителен, поскольку станции передают данные, когда хотят, не считаясь с тем, что делают остальные станции. В такой системе неизбежно возникает большое количество коллизий.
Однако в локальных сетях можно организовать процесс таким образом, что станции будут учитывать поведение друг друга. За счет этого можно достичь значения коэффициента использования канала значительно большего, чем 1/е. В данном разделе мы рассмотрим некоторые протоколы, позволяющие улучшить производительность канала. Протоколы, в которых станции прослушивают среду передачи данных и действуют в соответствии с этим, называются протоколами с контролем несущей.
Было разработано много таких протоколов. Кляйнрок (К!е!пгоск) и Тобаги (ТоЪад1) в 1975 году детально исследовали несколько таких протоколов. Далее мы рассмотрим несколько версий протоколов с контролем несущей. Настойчивый и ненастойчивый СЗМА Первый протокол с опросом несущей, который мы рассмотрим, называется 1-настойчивый протокол СНА (Саптег пензе Мп!11р1е Ассезз — множественный доступ с контролем несущей). Когда у станции появляются данные для перелачи, она сначала прослушивает канал, проверяя, свободен он или занят. Если канал занят, то есть по нему передает какая-либо другая станция, станция ждет, пока он освободится. Когда канал освобождается, станция передает кадр. Если происхо- Протоколы коллективного доступа 301 дит столкновение, станция ждет в течение случайного интервала времени, затем снова прослушивает канал и, если он свободен, пытается передать кадр еще раз.
Такой протокол называется протоколом СБМА с настойчивостью 1, так как станция передает кадр с вероятностью 1, как только обнаружит, что канал свободен, Вадержка распространения сигнала оказывает сильное влияние на производительность данного протокола. Существует небольшая вероятность того, что как только станция начнет передачу, другая станция также окажется готовой к передаче и опросит канал. Если сигнал от первой станции еще не успел достичь второй станции, вторая станция решит, что канал свободен, и также начнет передачу, результатом чего будет коллизия.
Чем больше время распространения сигнала, тем выше вероятность столкновений и ниже производительность протокола. Даже при нулевой задержке распространения сигнала все равно будут столкновения, Если две станции придут в состояние готовности в то время, когда передает какая-то третья станция, обе будут ждать, пока она не закончит передачу, после чего сами одновременно станут передавать, и в результате произойдет столкновение. Если бы они не были столь нетерпеливы, количество столкновений было бы меньшим.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
